雍熙三年（986年）二月,宋廷兵分分三路伐辽。西路军以潘美为行营都部署，云州观察使杨业为副都部署，蔚州刺史王侁和军器库使、顺州团练使刘文裕为监军，出雁门，攻取山西北部各地。东路为主力由曹彬率领出雄州，攻涿州，往幽州。中路由田重进率领出飞狐，攻取河北北部和山西东北部各地。
起初，各路进展顺利，潘美、杨业率领的西路军等 前后不到一个月，攻下寰、朔、云、应等州。几乎收复了石晋时期割让给辽国的山西北部全部土地。
由于主力曹彬之师轻敌冒进，孤军深入误中埋伏至败。宋太宗得到曹彬大败的消息，下令全线撤军，令曹彬、崔彦进、米信入朝，田重进率中路军驻守定州，潘美等放弃四州土地，率所部保护四州百姓后撤，退守雁门以南的代州。
辽军得知宋军全线撤退的消息，辽将斜轸迅速作出反应，未待援军，趁宋军之退，统率十万大军反攻。斜轸先到安定，宋将遇之交战失败，率师往南奔去，色珍紧追不舍，于五台大战，宋军“死者数万人”（《续资治通鉴》卷13）。辽军乘势攻蔚州。潘美“率师往救，与色珍战于飞狐口，南师又败。于是浑源、应州守兵皆弃城而走”（《续资治通鉴》卷13）。
副帅杨业出代州与潘美会合。“潘美既败于飞狐，乃与杨业引兵护云、朔、寰、应四州民南徙。至朔州狼牙村，闻契丹已陷寰州，兵势甚盛，业欲避其锋，谓美等曰：‘今敌锋益盛，不可与战。但领兵出大石路，先遣人密告云、朔守将，俟大军离代州日，令云州之众先出，我师次应州，契丹必悉兵来拒，即令朔州吏民出城，直入石碣谷，遣强弩千人列于谷口，以骑士援于中路，则三州之众保万全矣。’监军蔚州刺史王侁沮其议，曰：‘领数万精兵，而畏懦如此！但趋雁门北川中，鼓行而往马邑。’顺州团练使刘文裕亦赞成之。业曰：‘不可，此必败之势也。’侁曰：‘君素号无敌，今见敌逗挠不战，得非有它志乎？’业曰：‘业非避死，盖时有未利，徒令杀伤士卒而功不立。今君责业以不死，当为诸公先耳。’乃引兵自大石路趋朔州。将行，泣谓美曰：‘此行必不利。业太原降将，分当死，上不杀，宠以连帅，授之兵柄；非纵敌不击，盖伺其便，将立尺寸功以报国恩。今诸君责业以避敌，业当先死。’因指陈家谷口曰：‘诸君于此张步兵强弩，为左右翼以援，俟业转战至此，即以步兵夹击救之，不然，无遗类矣。’美即与侁领麾下兵阵于谷口。色珍闻业且至，遣副部署萧达兰伏兵于路。业至，色珍拥众为战势，业麾帜而进，色珍佯败，伏兵四起，色珍还兵前战，业大败，退趋狼牙村。侁自寅至已不得业报，使人登托逻台望之，以为辽兵败走，侁欲争其功，即领兵离谷口。美不能制，乃缘灰河西南行二十里；俄闻业败，即麾兵却走。业力战，自日中至暮，果至谷口，望见无人，拊膺大恸，再率帐下士力战，身披数十创，士卒殆尽，业犹手刃数十百人，马重伤不能进，匿深林中。契丹将耶律希达望见袍影，射之，业坠马被擒，其子延玉与岳州刺史王贵俱死焉。业初为敌所围，贵亲射杀数十人，矢尽，张空拳击杀数十人，乃遇害。业即被擒……不食，三日而死”《续资治通鉴》。
由于陈家谷之战，史记上存在诸多质疑，仁者见仁，智者见智，对杨业之死，众说不一。归纳起有两种：一种认为是潘美逼害杨业，导致了杨业致死；另一种是潘美指挥失当导致杨业致死。
从史记上看，当王侁与杨业发生争执时，潘美没插话。潘美是支持监军王侁和刘文裕，还是支持副帅杨业，史书上没有记载，我们不得而知。但从潘美在陈家峪设伏的情况看，潘美还是支持了杨业的。可以肯定，是王侁“以语激杨业”；是王侁在陈家谷布军设伏中擅自率兵离谷口，潘美“不能制。”至于“美不能制，乃缘灰河西南行二十里，”“俄闻业败，麾兵却走，”是因为当时杨业兵败具体情况不祥，而且还要护送四州边民继续内迁。战场上情况瞬息万变，谁也难以预料结果。“胜败自古为兵家常事。”作为一军之主帅的潘美，对杨业之死负有不可推御的责任。但指挥失当与有意逼害性质是根本不相同的，如果把战场上的指挥失当，致使将校或部下伤亡，说成是奸臣，是有意迫害部下去送死，显然不符当时实际。
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